Giáo trình Mật mã học: Phần 2 – HV Bưu chính Viễn thông

Chia sẻ: Thư Minh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:168

Thêm vào BST

Báo xấu

162
lượt xem 39
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nối tiếp nội dung của phần 1 cuốn giáo trình "Mật mã học", phần 2 trình bày các nội dung: Mật mã khóa công khai, các thủ tục và các chú ý trong thực tế khi sử dụng mã hóa, các chuẩn và áp dụng, tạo số giả ngẫu nhiên. Hi vọng giáo trình sẽ đáp ứng nhu cầu tìm hiểu về mật mã học, là tài liệu tham khảo hữu ích cho giảng viên, sinh viên các trường đại học về kỹ thuật và công nghệ. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Mật mã học: Phần 2 – HV Bưu chính Viễn thông

164 Gi¸o tr×nh MËt m· häc 4.8.5. TÝnh toμn vÑn cña d÷ liÖu vμ x¸c thùc th«ng b¸o 4.8.5.1. §Þnh nghÜa 1 TÝnh toμn vÑn cña d÷ liÖu lμ tÝnh chÊt ®¶m b¶o d÷ liÖu kh«ng bÞ söa ®æi mét c¸ch bÊt hîp ph¸p kÓ tõ khi d÷ liÖu ®−îc t¹o ra, ®−îc ph¸t hoÆc ®−îc l−u gi÷ bëi mét nguån ®−îc x¸c ®Þnh. 4.8.5.2. §Þnh nghÜa 2 X¸c thùc tÝnh nguyªn b¶n cña d÷ liÖu lμ mét kiÓu x¸c thùc ®¶m b¶o mét bªn liªn l¹c ®−îc chøng thùc lμ nguån thùc sù t¹o ra d÷ liÖu ®ã ë mét thêi ®iÓm nμo ®ã trong qu¸ khø. X¸c thùc th«ng b¸o lμ mét thuËt ng÷ ®−îc dïng t−¬ng ®−¬ng víi x¸c thùc nguyªn gèc cña d÷ liÖu. Cã ba ph−¬ng ph¸p cung cÊp tÝnh toμn vÑn cña d÷ liÖu b»ng c¸ch dïng c¸c hμm b¨m. - ChØ dïng MAC Khãa bÝ mËt Th«ng b¸o ThuËt to¸n MAC Kªnh kh«ng an toµn Th«ng b¸o MAC H×nh 4.7 - Dïng MDC vμ m· hãa Khãa bÝ mËt Th«ng b¸o ThuËt to¸n MDC Th«ng b¸o ThuËt to¸n MDC m· hãa Kªnh kh«ng an toµn Th«ng b¸o MDC H×nh 4.8
Ch−¬ng 4: MËt m· khãa c«ng khai 165 - Sö dông MDC vμ kªnh tin cËy Th«ng b¸o ThuËt to¸n MDC Kªnh tin cËy MDC Kªnh kh«ng an toµn H×nh 4.9 4.8.5.6. C¸c ph−¬ng ph¸p ®¶m b¶o x¸c thùc tÝnh nguyªn vÑn cña d÷ liÖu - Dïng MAC. - Dïng c¸c s¬ ®å ch÷ ký sè. - G¾n (tr−íc khi m· hãa) mét gi¸ trÞ thÎ x¸c thùc bÝ mËt vμo v¨n b¶n ®−îc m·. 4.8.6. Trao ®æi vμ tháa thuËn khãa Gi¶ sö A vμ B muèn liªn l¹c sö dông hÖ mËt khãa bÝ mËt. §Ó tho¶ thuËn mËt khãa K chung cho c¶ hai bªn qua mét kªnh kh«ng an toμn mμ kh«ng ai kh¸c cã thÓ biÕt ®−îc, A vμ B cã thÓ dïng thñ tôc tháa thuËn khãa Diffie –Hellman sau: (1) Chän tr−íc mét sè nguyªn tè p thÝch hîp vμ mét phÇn tö sinh α cña Z *p (2 ≤ α ≤ p − 2) . C¸c gi¸ trÞ p vμ α ®−îc c«ng khai. (2) A göi cho B gi¸ trÞ α x mod p . (2.1) B göi cho A gi¸ trÞ α y mod p . (2.2) (3) Thùc hiÖn c¸c b−íc sau mçi khi cÇn cã khãa chung:
166 Gi¸o tr×nh MËt m· häc a) A chän mét sè nguyªn bÝ mËt x: 1 ≤ x ≤ p − 2 vμ göi cho B th«ng b¸o (2.1). b) B chän mét sè nguyªn bÝ mËt y: 1 ≤ y ≤ p − 2 vμ göi cho A th«ng b¸o (2.2). c) B thu ®−îc α x vμ tÝnh khãa chung k: k = α x ( ) mod p y d) A thu ®−îc α y vμ tÝnh khãa chung k: k = (α ) mod p y x VÝ dô: Gi¶ sö A vμ B chän p = 11 vμ α = 2 Nhãm nh©n xyclic sinh bëi α: {α i } , i = 0 , 9 = {1 , 2 , 4 , 8 , 5 ,10 , 9 , 7 , 3 , 6} (C¸c phÇn tö sinh cña nhãm nμy bao gåm c¸c phÇn tö sau: α = 2 , α 3 = 8 , α 7 = 7 , α 9 = 6 ). Gi¶ sö A chän gi¸ trÞ ngÉu nhiªn x = 4 vμ göi cho B gi¸ trÞ 2 4 mod 11 = 5 . Gi¶ sö B chän gi¸ trÞ ngÉu nhiªn y = 7 vμ göi cho A gi¸ trÞ 27 mod 11 = 7 . B nhËn ®−îc 5 vμ tÝnh khãa chung k = 5 7 mod 11 = 3 . A nhËn ®−îc 7 vμ tÝnh khãa chung k = 7 4 mod 11 = 3 . 4.8.7. Ch÷ ký sè Ch÷ ký sè ®−îc x©y dùng trªn c¬ së kÕt hîp m· ho¸ khãa c«ng khai víi hμm b¨m. C¸c b−íc t¹o ch÷ ký vμ kiÓm tra ch÷ ký ®−îc m« t¶ trªn h×nh sau:
Ch−¬ng 4: MËt m· khãa c«ng khai 167 Hîp ®ång ThuËt to¸n kinh tÕ a3edbf5... b¨m ... Tãm l−îc th«ng b¸o B¶n tin gèc M· hãa 3408scj... khãa c«ng khai Tãm l−îc th«ng b¸o Khãa bÝ mËt ®· m· hãa cña ng−êi göi 3408scj... Hîp ®ång ®· ®−îc ký Hîp ®ång b»ng ch÷ ký sè kinh tÕ ... H×nh 4.10: T¹o mét th«ng b¸o cã ký b»ng ch÷ ký sè 3408scj... Gi¶i m· a3edbf5... Tãm l−îc th«ng b¸o Tãm l−îc th«ng b¸o ®· m· hãa Khãa c«ng khai ®· ®−îc phôc håi cña ng−êi göi Hîp ®ång ThuËt to¸n kinh tÕ a3edbf5... b¨m ... Tãm l−îc th«ng b¸o H×nh 4.11: C¸c b−íc kiÓm tra mét th«ng b¸o ®· ký VÝ dô: S¬ ®å ch÷ ký sè RSA Cã thÓ coi bμi to¸n x¸c thùc lμ bμi to¸n "®èi ngÉu" víi bμi to¸n b¶o mËt. V× vËy, sö dông ng−îc thuËt to¸n RSA ta cã thÓ cã ®−îc mét s¬ ®å ch÷ ký sè RSA nh− sau:
168 Gi¸o tr×nh MËt m· häc Gi¶ sö n = p.q , trong ®ã p vμ q lμ c¸c sè nguyªn tè lín cã kÝch th−íc t−¬ng ®−¬ng. { K = (n , e , d ) : d ∈ Z *n , ed ≡ 1 mod 4(n ) } Víi K = (n , e , d ) ta cã D = d lμ khãa bÝ mËt, E = (n , e ) lμ khãa c«ng khai, m lμ b¶n tin cÇn ký. T¹o ch÷ ký : S = sig D (m ) = m d mod n KiÓm tra ch÷ ký : verE (m , s ) = ®óng ⇔ m ≡ S e mod n . Ho¹t ®éng cña s¬ ®å ch÷ ký RSA cã thÓ m« t¶ nh− sau: a) Tr−êng hîp b¶n tin râ m kh«ng cÇn bÝ mËt (H×nh 4.12) A ký b¶n tin m vμ göi cho B. B kiÓm tra ch÷ ký cña A. Göi (m, SA ) cho B A B C«ng bè E B EA = (eB, nB ) DA = dA DB = dB EA = (eA, nA ) C«ng bè EA LÊy EA dA eA Ký: SA = m mod nA KiÓm tra: m = SA mod nA H×nh 4.12: S¬ ®å ch÷ ký sè RSA (kh«ng bÝ mËt b¶n tin) Gi¶ sö A muèn göi cho B b¶n tin râ m cã x¸c thùc b»ng ch÷ ký sè cña m×nh. Tr−íc tiªn A tÝnh ch÷ ký sè S A = sig DA (m ) = m d A mod n A Sau ®ã A göi cho B bé ®«i (m , S A ) . B nhËn ®−îc (m , S A ) vμ kiÓm tra xem ®iÒu kiÖn m ≡ SA eA mod n A cã tho¶ m·n kh«ng. NÕu tho¶ m·n, th× khi ®ã B kh¼ng ®Þnh r»ng verE A (m , S A ) nhËn gi¸ trÞ §óng vμ chÊp nhËn ch÷ ký cña A trªn m.
Ch−¬ng 4: MËt m· khãa c«ng khai 169 b) Tr−êng hîp b¶n tin râ m cÇn gi÷ bÝ mËt (h×nh 4.13) Göi M cho B A B LÊy E B C«ng bè E B EA = (eB, n B ) DA = dA DB = dB EA = (eA, nA ) C«ng bè EA LÊy EA i. SA = mdA mod nA i. X = mdB mod nB ii. X = m SA ii. X = m SA eB eA iii. M = X mod nB iii. KiÓm tra: m = SA mod nA H×nh 4.13: S¬ ®å ch÷ ký sè RSA (cã bÝ mËt b¶n tin) A ký b¶n tin râ m ®Ó ®−îc ch÷ ký S A . Sau ®ã A dïng khãa m· c«ng khai E B cña B ®Ó lËp b¶n m· M = E B (m , S A ) råi göi ®Õn B. Khi nhËn d−îc b¶n m· M, B dïng khãa bÝ mËt D B cña m×nh ®Ó gi¶i m· cho M vμ thu ®−îc m , S A . TiÕp ®ã dïng thuËt to¸n kiÓm tra verE A ®Ó x¸c nhËn ch÷ ký cña A. 4.8.8. HÖ mËt dùa trªn ®Þnh danh 4.8.8.1. ý t−ëng c¬ b¶n HÖ mËt dùa trªn ®Þnh danh do Shamin ®Ò xuÊt [16] lμ mét hÖ mËt bÊt ®èi xøng trong ®ã th«ng tin ®Þnh danh cña thùc thÓ (tªn riªng) ®ãng vai trß khãa c«ng khai cña nã. Trung t©m x¸c thùc T ®−îc sö dông ®Ó tÝnh khãa riªng t−¬ng øng cña thùc thÓ nμy. Trong c¸c hÖ mËt khãa c«ng khai th«ng th−êng mçi ng−êi sö dông cã mét cÆp khãa (s, P) trong ®ã s lμ khãa bÝ mËt (chØ cã ng−êi dïng nμy biÕt) cßn P lμ khãa c«ng khai mμ mäi ng−êi ®Òu cã thÓ biÕt. Nh− vËy, c¸c khãa c«ng khai kh«ng cÇn ph¶i gi÷ kÝn mμ cÇn c«ng bè réng r·i. Tuy nhiªn tÝnh c«ng khai nμy l¹i trë thμnh ®èi t−îng cho c¸c tÊn c«ng tÝch cùc nh− viÖc thay khãa c«ng khai gi¶ vμo vÞ trÝ khãa c«ng khai thùc trong danh b¹. Bëi vËy, ngoμi cÆp khãa
170 Gi¸o tr×nh MËt m· häc (s, P) ta cÇn ph¶i cã chuçi ®Þnh danh I vμ kh«ng mét dÊu hiÖu ®¶m b¶o G ®Ó biÕt r»ng P thùc sù lμ khãa c«ng khai cña ng−êi dïng I vμ kh«ng ph¶i lμ mét kÎ gi¶ m¹o. Khi ta sö dông c¸c hÖ mËt dùa trªn ®Þnh danh, khãa c«ng khai sÏ t−¬ng ®−¬ng víi ®Þnh danh (P = I). Cßn dÊu hiÖu ®¶m b¶o sÏ t−¬ng ®−¬ng víi khãa bÝ mËt (tøc lμ G = s). HÖ thèng nμy cã nhiÒu ®Æc tÝnh tèt do kh«ng ph¶i l−u tr÷ chøng chØ ®Ó kiÓm tra. Sau khi tÝnh khãa riªng cña mét ng−êi dïng T sÏ chuyÓn khãa riªng cho ng−êi dïng ®ã trªn mét kªnh riªng an toμn. khãa riªng nμy ®−îc tÝnh kh«ng chØ tõ th«ng tin ®Þnh danh cña thùc thÓ mμ cßn ph¶i lμ mét hμm cña mét th«ng tin riªng nμo ®ã chØ cã T míi biÕt (khãa riªng cña T). §©y lμ ®iÒu cÇn thiÕt nh»m tr¸nh gi¶ m¹o vμ b¾t ch−íc. §iÒu chñ yÕu lμ chØ T míi cã kh¶ n¨ng t¹o c¸c khãa riªng hîp lÖ phï hîp víi th«ng tin ®Þnh danh. 4.8.8.2. S¬ ®å trao ®æi khãa Okamoto-Tanaka PhÇn nμy m« t¶ tãm l−îc s¬ ®å trao ®æi khãa Okamoto- Tanaka [17] lμ mét hÖ thèng ph©n phèi khãa dùa trªn ®Þnh danh. S¬ ®å nμy gåm 3 pha sau: a) Pha chuÈn bÞ Trung t©m x¸c thùc tin cËy chän 2 sè nguyªn tè p vμ q vμ ®−a c«ng khai c¸c gi¸ trÞ n, g vμ e, trong ®ã n = p.q, g lμ phÇn tö sinh cña c¶ Z *q vμ Z *q , cßn e ∈ Z*λ( n ) . ë ®©y, hμm Carmichael cña n ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: λ(n) = BCNN(p – 1, q – 1)
Ch−¬ng 4: MËt m· khãa c«ng khai 171 Cho d ∈ Z*λ( n ) lμ khãa bÝ mËt cña trung t©m tháa m·n ®iÒu kiÖn: ed ≡ 1(modλ(n)) Trung t©m T Ng−êi dïng Ng−êi dïng Alice Bob xA = sA .grA xB = sB .grB r r WKAB = (IDB xeB ) A WKBA = (IDA xeA ) B H×nh 4.14: S¬ ®å trao ®æi khãa Okamoto-Tanaka b) Pha tham gia cña ng−êi dïng Cho IDi lμ th«ng tin ®Þnh danh cña ng−êi dïng thø i (i = A, B, C,...). Cho si lμ khãa bÝ mËt cña ng−êi dïng i tháa m·n: si ≡ IDi−d (mod n ) Sau ®ã trung t©m T sÏ c«ng bè (e, n, g, IDi) vμ ph©n ph¸t si tíi mçi ng−êi dïng i qua mét kªnh an toμn (hoÆc b»ng c¸ch dïng thÎ). c. Pha t¹o khãa chung Ta gi¶ sö ë ®©y r»ng hai ng−êi dïng Alice vμ Bob muèn chia sÎ mét khãa chung (ch¼ng h¹n ®Ó dïng cho mét hÖ mËt khãa bÝ mËt). Tr−íc tiªn Alice t¹o mét sè ngÉu nhiªn rA vμ tÝnh: x A ≡ sA g rA ( mod n ) vμ göi nã cho Bob.
172 Gi¸o tr×nh MËt m· häc T−¬ng tù, Bob t¹o mét sè ngÉu nhiªn rB vμ tÝnh: x B ≡ sB grB ( mod n ) vμ göi nã cho Alice. TiÕp theo, Alice tÝnh: ( ) rA WK AB = ID B x eB ( mod n ) T−¬ng tù, Bob tÝnh ( ) rB WK BA = ID A x eA ( mod n ) WKAB vμ WKBA sÏ dïng lμm khãa chung v×: ( ) rA WK AB = ID B .x eB rA ⎛ ( ) ⎟⎠ e⎞ = ⎜ ID B sB .g rB ⎝ r ⎛ ( ) ⎞A e = ⎜ ID B ID B− d .g rB e ⎟ ⎝ ⎠ = g e.rB .rA = WK BA ( mod n ) bμi tËp 1. VÝ dô vÒ hÖ mËt RSA. Cho p = 7 vμ q = 17. a. TÝnh n. b. Cho e (sè mò m· hãa) b»ng 5. H·y tÝnh sè mò gi¶i m· d. c. H·y m· hãa vμ gi¶i m· cho c¸c sè 49 vμ 12. 2. Ng−êi ta biÕt r»ng ®èi víi hÖ mËt RSA, tËp c¸c b¶n râ b»ng tËp c¸c b¶n m·. Tuy nhiªn b¹n cã cho r»ng mét sè gi¸ trÞ trong kh«ng gian th«ng b¸o (b¶n râ) lμ kh«ng mong muèn?
Ch−¬ng 4: MËt m· khãa c«ng khai 173 3. Trong hÖ mËt Rabin, gi¶ sö p = 199, q = 211. a. X¸c ®Þnh 4 c¨n bËc hai cña 1 mod n, trong ®ã n = p.q. b. TÝnh b¶n m· cña 32767. c. X¸c ®Þnh 4 b¶n gi¶i m· cã thÓ cña b¶n m· trªn. 4. XÐt tr−êng hîp ®¬n gi¶n cña hÖ mËt Merkle-Hellman sö dông phÐp to¸n ho¸n vÞ ®ång nhÊt. Gi¶ sö d·y siªu t¨ng ®−îc chän lμ (2, 3. 6, 13, 27, 52) gi¸ trÞ ngÉu nhiªn w ®−îc chän lμ 31, modulo M ®−îc chän lμ 105. a. H·y x¸c ®Þnh khãa bÝ mËt. b. B¶n tin ë d¹ng nhÞ ph©n cã d¹ng 011000_110101_101110. H·y tÝnh b¶n m· vμ h·y gi¶i m· ®Ó t×m l¹i b¶n tin ban ®Çu. 5. §©y lμ mét vÝ dô vÒ hÖ mËt ElGamal ¸p dông trong GF 33 . §a ( ) thøc x3 + x2 + 1 lμ mét ®a thøc bÊt kh¶ quy trªn Z3 [ x ] vμ bëi vËy ( Z3 [ x ] x3 + x 2 + 1 ) chÝnh lμ GF(33). Ta cã thÓ g¾n 26 ch÷ c¸i cña b¶ng ch÷ c¸i tiÕng Anh víi 26 phÇn tö kh¸c kh«ng cña tr−êng vμ nh− vËy cã thÓ m· hãa mét v¨n b¶n th«ng th−êng theo c¸ch truyÒn thèng. Ta sÏ dïng thø tù theo tõ ®iÓn cña c¸c ®a thøc kh¸c kh«ng ®Ó thiÕt lËp sù t−¬ng øng. A ↔1 B↔2 C↔x D ↔ x +1 E ↔ x+2 F ↔ 2x G ↔ 2x + 1 H ↔ 2x + 2 I ↔ x2 J ↔ x2 + 1 K ↔ x2 + 2 L ↔ x2 + x M ↔ x2 + x + 1 N ↔ x2 + x + 2 O ↔ x 2 + 2x P ↔ x 2 + 2x + 1 Q ↔ x 2 + 2x + 2 R ↔ 2x 2 S ↔ 2x 2 + 1 T ↔ 2x 2 + 2 U ↔ 2x 2 + x V ↔ 2x 2 + x + 1 W ↔ 2x 2 + x + 2 X ↔ 2x 2 + 2x Y ↔ 2x2 + 2x + 1 Z ↔ 2x 2 + 2x + 2
174 Gi¸o tr×nh MËt m· häc Gi¶ sö Bob dïng α = x vμ a = 11 trong hÖ mËt ElGamal, khi ®ã α a = x + 2 . H·y chØ ra c¸ch mμ Bob sÏ gi¶i m· cho b¶n m· sau: (K, H) (P,X) (N,K) (H, R) (T, F) (V, Y) (E, H) (F, A) (T, W) (J, D) (V, J). 6. M· BCH (15, 7, 5) cã ma trËn kiÓm tra sau: ⎛1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1⎞ ⎜ ⎟ ⎜0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0⎟ ⎜0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0⎟ ⎜ ⎟ H=⎜ 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1⎟ ⎜1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1⎟ ⎜ ⎟ ⎜0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1⎟ ⎜0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0⎟ ⎜⎜ ⎟ ⎝0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 ⎟⎠ H·y gi¶i m· cho c¸c vÐct¬ nh©n ®−îc sau b»ng ph−¬ng ph¸p gi¶i m· theo syndrom: a. r = (1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0) b. r = (1, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 0) c. r = (1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0). 7. Gi¶ sö p = 25307 cßn α = 2 lμ c¸c tham sè c«ng khai dïng cho thñ tôc tho¶ thuËn khãa Diffie-Hellman. Gi¶ sö A chän x = 3578 vμ B chän y = 19956. H·y tÝnh khãa chung cña A vμ B.
PhÇn III C¸c thñ tôc vμ øng dông
c¸c thñ tôc vμ c¸c chó ý trong thùc tÕ khi sö dông m· hãa Trong ch−¬ng 3 vμ 4 ta ®· xem xÐt c¸c vÝ dô vÒ c¸c hÖ thèng mËt m· ®−îc coi lμ mËt. Cã hμng tr¨m ph−¬ng ph¸p m· hãa kh¸c nhau ngoμi DES vμ RSA lμ hai hÖ mËt khãa c«ng khai vμ khãa bÝ mËt ®−îc thõa nhËn réng r·i nhÊt trong thùc tÕ. Tuy nhiªn chØ ®¬n gi¶n lμ cã vμ sö dông mét hÖ mËt m¹nh lμ ch−a ®ñ ®Ó ®¶m b¶o mäi giao dÞch sö dông hÖ mËt ®ã ®−îc ®¶m b¶o an toμn. Cã nh÷ng c¸ch thøc ®óng hoÆc kh«ng ®óng khi sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p m· hãa. H¬n n÷a c¸c thuËt to¸n nμy cã thÓ ®−îc dïng ®Ó gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò mμ bÝ mËt hoÆc x¸c thùc chØ lμ mét phÇn cña nã. Trong ch−¬ng nμy ta sÏ nghiªn cøu vμ ®¸nh gi¸ c¸c kü thuËt sö dông m· hãa ®Ó thiÕt lËp mét kªnh liªn l¹c mËt gi÷a hai ng−êi dïng. Ta còng khai th¸c c¸c c¸ch thÝch hîp ®Ó sö dông m· hãa. 5.1. C¸c thñ tôc: hμnh vi cã thø tù C¸c hÖ thèng m· hãa lμ mét c«ng cô quan träng trong an toμn m¸y tÝnh, chóng cho phÐp b¹n ph¸t th«ng tin ë d¹ng ®−îc che dÊu. Chóng ®−îc dïng ®Ó ph¸t c¸c tμi liÖu vμ sè liÖu trªn mét kªnh cã thÓ bÞ thu chÆn. B»ng c¸ch sö dông c¸c quy −íc ®−îc thiÕt
178 Gi¸o tr×nh MËt m· häc lËp gi÷a hai bªn víi hÖ mËt cã thÓ ®−îc dïng cho nh÷ng môc ®Ých kh¸c víi viÖc liªn l¹c an toμn. C¸c quy −íc nμy ®−îc gäi lμ c¸c thñ tôc, chóng sÏ lμ chñ ®Ò cña phÇn sau: 5.1.1. §Þnh nghÜa thñ tôc Mét thñ tôc lμ mét d·y c¸c b−íc cã thø tù mμ hai bªn (hoÆc nhiÒu h¬n) ph¶i thùc hiÖn ®Ó hoμn tÊt mét c«ng viÖc nμo ®ã. C¸c bªn sö dông thñ tôc ph¶i nhÊt trÝ hoμn tÊt thñ tôc tr−íc khi dïng nã. Thø tù cña c¸c b−íc còng quan träng nh− ho¹t ®éng cña mçi b−íc. Ng−êi ta sö dông c¸c thñ tôc ®Ó ®iÒu chØnh hμnh vi vμ quyÒn lîi chung. Sö dông ®iÖn tho¹i lμ mét vÝ dô ®¬n gi¶n cña mét thñ tôc. Ng−êi quay sè sÏ nghe c¶ ©m chu«ng vμ tiÕng nhÊc m¸y khi kÕt nèi ®−îc thiÕt lËp. Trong thùc tÕ, thñ tôc ë ®©y lμ ng−êi nhËn sÏ nãi tr−íc (ch¼ng h¹n “xin chμo”, hoÆc “t«i nghe ®©y”). Ng−êi ta sÏ tr¶ lêi b»ng mét lêi chμo giíi thiÖu b¶n th©n. Hai bªn sau ®ã sÏ lÇn l−ît trao ®æi. Kh«ng cã thñ tôc nμy c¶ hai bªn cã thÓ nãi cïng mét lóc khi kÕt nèi ®−îc thiÕt lËp vμ kh«ng mét ai cã thÓ nghe ®−îc ng−êi kh¸c. T−¬ng tù nh− vÝ dô trªn ta cã thÓ thÊy r»ng mét thñ tôc tèt sÏ cã c¸c ®Æc tÝnh sau: - §−îc thiÕt lËp tr−íc: Thñ tôc ®−îc thiÕt kÕ hoμn chØnh tr−íc khi nã ®−îc sö dông. - Cã sù thèng nhÊt chung: Mäi thμnh viªn nhÊt trÝ tu©n thñ c¸c b−íc trong thñ tôc theo thø tù. - Kh«ng nhËp nh»ng: Kh«ng mét ai cã thÓ thùc hiÖn sai mét b−íc do kh«ng hiÓu nã.
Ch−¬ng 5: C¸c thñ tôc vµ c¸c chó ý trong thùc tÕ khi sö dông m· hãa 179 - Hoμn chØnh: §èi víi mäi t×nh huèng cã thÓ x¶y ra ®Òu ph¶i cã mét hμnh ®éng ®−îc m« t¶ tr−íc cÇn thùc hiÖn. C¸c thñ tôc còng ®−îc dïng trong liªn l¹c gi÷a m¸y tÝnh víi m¸y tÝnh. Mét m¸y tÝnh cÇn ph¶i biÕt khi nμo “nãi” vμ “nghe” víi m¸y ®ang liªn l¹c víi nã vμ liÖu nã ®· nhËn ®ñ th«ng tin ch−a… HiÓn nhiªn lμ c¶ hai m¸y tÝnh ph¶i tu©n theo cïng mét thñ tôc. 5.1.2. C¸c lo¹i thñ tôc C¸c nhiÖm vô nhÊt ®Þnh, ch¼ng h¹n nh− tháa thuËn hîp ®ång, bÇu cö, ph©n phèi th«ng tin vμ thËm chÝ lμ ch¬i bμi ®Òu lμ c¸c ho¹t ®éng cña con ng−êi. Tuy nhiªn nhiÒu nhiÖm vô kiÓu nμy phô thuéc vμo ng−êi lμm chøng ®Ó ®¶m b¶o sù c«ng b»ng. LiÖu b¹n cã tin vμo mét ng−êi nãi r»ng anh ta sÏ xãc c¸c qu©n bμi mμ kh«ng nh×n vμo chóng vμ ®−a cho b¹n? LiÖu b¹n cã tin vμo mét ng−êi nÕu b¹n kh«ng quen biÕt vμ nÕu sè tiÒn ®Æt c−îc cao? X· héi hiÖn ®¹i ®ßi hái viÖc sö dông m¸y tÝnh vμ liªn l¹c nh− nh÷ng c«ng cô th−¬ng m¹i. NhiÒu ng−êi sö dông m¸y tÝnh kh«ng cã sù quen biÕt c¸ nh©n ®èi víi ng−êi qu¶n lý vμ nh÷ng ng−êi sö dông kh¸c trong hÖ thèng. Trong nhiÒu tr−êng hîp viÖc liªn l¹c m¸y tÝnh ®−îc thùc hiÖn trªn nh÷ng kho¶ng c¸ch lín. Do tÝnh v« danh vμ do kho¶ng c¸ch ng−êi dïng sÏ kh«ng tin vμo c¸c nhμ qu¶n lý vμ nh÷ng ng−êi dïng kh¸c trong hÖ thèng. §Ó sö dông m¸y tÝnh mét c¸ch hiÖu qu¶ ta ph¶i ph¸t triÓn c¸c thñ tôc mμ nhê chóng hai ng−êi ®a nghi cã thÓ giao tiÕp víi nhau vμ tin vμo sù c«ng b»ng. H¬n n÷a ®Ó ®iÒu chØnh hμnh vi, c¸c thñ tôc cßn phôc vô cho mét môc ®Ých rÊt quan träng kh¸c lμ c¸c thñ tôc ph¶i t¸ch qu¸
180 Gi¸o tr×nh MËt m· häc tr×nh hoμn tÊt mét nhiÖm vô khái c¬ chÕ thùc thi nã. Mét thñ tôc sÏ chØ x¸c ®Þnh c¸c quy t¾c cña hμnh vi. B»ng c¸ch nμy ta cã thÓ kiÓm tra mét thñ tôc ®Ó tin r»ng nã ®¹t kÕt qu¶ mong muèn. Ta sÏ kiÓm tra tÝnh ®óng ®¾n cña qu¸ tr×nh ë møc cao. Sau khi ®· tin vμo tÝnh ®óng ®¾n cña thiÕt kÕ ta cã thÓ ¸p dông thñ tôc b»ng c¸ch dïng mét c¬ chÕ nμo ®ã (tøc lμ dïng mét ng«n ng÷ riªng nμo ®ã hoÆc mét hÖ thèng m· hãa). ¸p dông ph¶i t¸ch khái thiÕt kÕ. Bëi vËy ta chØ cÇn kiÓm tra r»ng c¬ chÕ sÏ ph¶n ¶nh thiÕt kÕ ®óng ®¾n, ta kh«ng cÇn kiÓm tra l¹i r»ng øng dông sÏ gi¶i quyÕt vÊn ®Ò mμ thñ tôc ®−îc thiÕt kÕ cho nã. H¬n n÷a, sau nμy ta cã thÓ thay ®æi øng dông mμ kh«ng ¶nh h−ëng tíi thiÕt kÕ. ViÖc t¸ch rêi thiÕt kÕ khái c¸c øng dông lμ mét −u ®iÓm quan träng trong viÖc dïng c¸c thñ tôc. 5.1.3. C¸c thñ tôc cã träng tμi Träng tμi lμ mét bªn thø ba v« t− ®−îc tin cËy ®Ó hoμn tÊt mét giao dÞch gi÷a hai bªn kh«ng tin cËy nhau. NÕu b¹n b¸n mét chiÕc xe cho mét ng−êi l¹ vμ anh ta ®−a cho b¹n mét tÊm sÐc th× b¹n kh«ng cã c¸ch nμo ®Ó biÕt r»ng tÊm sÐc nμy cã gi¸ trÞ kh«ng. B¹n muèn göi tÊm sÐc nμy vμ gi÷ xe l¹i trong Ýt ngμy cho tíi khi b¹n tin ch¾c r»ng sÐc kh«ng cã vÊn ®Ò g×. Mét ng−êi mua ®a nghi sÏ kh«ng chÞu nh− vËy v× b¹n l¹i cã c¶ xe vμ sÐc vμ biÕt ®©u b¹n cã thÓ chuån khái thμnh phè víi chóng? Gi¶i ph¸p ë ®©y lμ sö dông mét bªn thø ba ®−îc tÝn nhiÖm ch¼ng h¹n mét chñ nhμ b¨ng hoÆc mét luËt s− lμm träng tμi. B¹n trao chøng nhËn së h÷u xe vμ ch×a khãa xe cho träng tμi vμ ng−êi mua xe ®−a sÐc cho träng tμi. B¹n cã mét sù ®ång ý tay ba vμo thêi ®iÓm sÐc ®−îc x¸c nhËn. Träng tμi sÏ göi sÐc vμo tμi kho¶n cña
Ch−¬ng 5: C¸c thñ tôc vµ c¸c chó ý trong thùc tÕ khi sö dông m· hãa 181 b¹n. NÕu trong mét thêi h¹n x¸c ®Þnh sÐc ®−îc x¸c nhËn th× träng tμi sÏ chuyÓn xe cña b¹n cho ng−êi mua. NÕu sÐc kh«ng ®−îc x¸c nhËn th× träng tμi sÏ tr¶ xe vÒ cho b¹n. Trong mét thñ tôc m¸y tÝnh, träng tμi lμ mét bªn thø ba tin cËy ®ñ ®¶m b¶o sù c«ng b»ng. Träng tμi cã thÓ lμ mét ng−êi, mét ch−¬ng tr×nh hoÆc mét m¸y tÝnh. VÝ dô trong mét m¹ng, träng tμi cã thÓ lμ mét ch−¬ng tr×nh ch¹y trªn mét m¸y trong m¹ng. Ch−¬ng tr×nh sÏ nhËn vμ göi c¸c th«ng b¸o gi÷a c¸c ng−êi dïng. Ng−êi dïng tin r»ng khi träng tμi göi tíi mét th«ng b¸o nãi r»ng nã tíi tõ A th× th«ng b¸o thùc sù ®−îc göi tõ ng−êi dïng A. Kh¸i niÖm träng tμi lμ mét kh¸i niÖm c¬ b¶n ®èi víi lo¹i thñ tôc an toμn ®−îc gäi lμ thñ tôc cã träng tμi. C¸c thñ tôc m¸y tÝnh cã träng tμi cã mét sè nh−îc ®iÓm: - Hai bªn kh«ng cã kh¶ n¨ng t×m mét bªn thø ba v« t− mμ c¶ hai ®Òu tin t−ëng. Nh÷ng ng−êi dïng ®a nghi cã lý khi hä kh«ng tin vμo mét träng tμi kh«ng ®−îc biÕt trªn m¹ng. - ViÖc duy tr× ho¹t ®éng cña träng tμi sÏ lμm t¨ng chi phÝ cho nh÷ng ng−êi sö dông hoÆc m¹ng chi phÝ nμy cã thÓ rÊt lín. - Träng tμi sÏ g©y nªn thêi gian gi÷ chËm khi liªn l¹c v× bªn thø ba ph¶i thu, xem xÐt vμ råi míi göi ®i ®èi víi mçi giao dÞch. - NÕu dÞch vô träng tμi ®−îc dïng qu¸ nÆng nÒ th× nã cã thÓ trë thμnh mét “nót cæ chai” trong m¹ng v× nhiÒu ng−êi dïng ®Òu muèn cã träng tμi riªng. - TÝnh bÝ mËt trë nªn dÔ bÞ tæn th−¬ng v× träng tμi ph¶i truy nhËp tíi nhiÒu th«ng tin nh¹y c¶m. V× nh÷ng lý do trªn mμ ng−êi ta th−êng tr¸nh dïng thñ tôc nμy nÕu cã thÓ.
182 Gi¸o tr×nh MËt m· häc 5.1.4. C¸c thñ tôc cã ph¸n xÐt T−¬ng tù nh− träng tμi lμ ý t−ëng sö dông quan tßa. Quan tßa lμ mét bªn thø ba cã thÓ ph¸n xÐt liÖu mét giao dÞch cã ®−îc thùc hiÖn mét c¸ch c«ng b»ng hay kh«ng. VÝ dô c«ng chøng viªn lμ mét bªn thø ba v« t− ®−îc tin cËy sÏ chøng thùc r»ng mét tμi liÖu ®· ®−îc ký mét c¸ch tù nguyÖn vμ x¸c nhËn r»ng anh ta cã ®Çy ®ñ lý do ®Ó x¸c ®Þnh r»ng ng−êi ký lμ cã thÈm quyÒn. Ch÷ ký cña c«ng chøng viªn th−êng cÇn thiÕt ®èi víi nh÷ng t− liÖu hîp lÖ mμ tÝnh x¸c thùc cña nã sau nμy cã thÓ bÞ nghi ngê. C«ng chøng viªn kh«ng thªm mét tý g× vμo giao dÞch ngoμi viÖc lμ mét ng−êi lμm chøng - mét ng−êi sau nμy cã thÓ kiÓm tra khi cã sù nghi ngê. Mét sè thñ tôc m¸y tÝnh sö dông mét kiÓu t−¬ng tù c«ng chøng viªn ®Ó x©y dùng b»ng chøng c«ng b»ng. Víi mét thñ tôc cã kh¶ n¨ng ph¸n xÐt, sè liÖu ®ñ lμ cÇn thiÕt ®Ó bªn thø ba v« t− ph¸n xÐt ®−îc tÝnh c«ng b»ng dùa trªn b»ng chøng. Bªn thø ba kh«ng chØ cã thÓ x¸c ®Þnh liÖu hai bªn tranh chÊp cã xö sù ®óng kh«ng (tøc lμ n»m trong c¸c quy t¾c cña thñ tôc) mμ cßn cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc ai lμ ng−êi gian lËn. C¸c thñ tôc cã ph¸n xÐt sÏ xoay quanh c¸c dÞch vô cña bªn thø ba chØ trong tr−êng hîp cã tranh chÊp. Bëi vËy c¸c thñ tôc nμy cã chi phÝ thÊp h¬n c¸c thñ tôc cã träng tμi. Tuy nhiªn chóng chØ x¸c ®Þnh ®−îc sai sãt sau khi sai sãt x¶y ra. 5.1.5. C¸c thñ tôc tù rμng buéc Mét thñ tôc tù rμng buéc lμ mét thñ tôc ®¶m b¶o sù c«ng b»ng. NÕu mét bªn nμo ®ã cè g¾ng gian lËn th× ®iÒu nμy ph¶i ®−îc bªn kia thÊy râ. Kh«ng cÇn bÊt cø mét ng−êi ngoμi nμo ®Ó ®¶m b¶o sù c«ng b»ng. HiÓn nhiªn lμ c¸c thñ tôc tù rμng buéc ®−îc −a thÝch h¬n c¶. Tuy nhiªn, kh«ng cã mét thñ tôc tù rμng buéc ®èi víi mäi t×nh huèng.
Ch−¬ng 5: C¸c thñ tôc vµ c¸c chó ý trong thùc tÕ khi sö dông m· hãa 183 Nh− vËy cã ba møc c¸c thñ tôc: - C¸c thñ tôc cã träng tμi trong ®ã mét bªn thø ba tin cËy sÏ tham gia vμo mçi giao dÞch ®Ó ®¶m b¶o r»ng c¶ hai bªn ®Òu xö sù ®óng ®¾n. - C¸c thñ tôc cã sù ph¸n xÐt trong ®ã mét bªn thø ba cã thÓ ph¸n xÐt liÖu c¶ hai bªn cã xö sù ®óng ®¾n hay kh«ng vμ nÕu kh«ng th× bªn nμo lμ gian lËn. - C¸c thñ tôc tù rμng buéc trong ®ã nh÷ng m−u toan gian lËn cña mét bªn nμo ®ã sÏ bÞ bªn kh¸c hiÖn. C¸c lo¹i thñ tôc nμy ®−îc m« t¶ ë h×nh h×nh 5.1. b Träng tµi b a. C¸c thñ tôc cã träng tµi B A ®· ch¬i ®Ñp b A b B b Quan tßa B»ng chøng B»ng chøng b. C¸c thñ tôc cã ph¸n xÐt A ®ang gian lËn b A b B c. C¸c thñ tôc rµng buéc H×nh 5.1: C¸c lo¹i thñ tôc
184 Gi¸o tr×nh MËt m· häc Sau ®©y ta sÏ h−íng mèi quan t©m vμo viÖc sö dông c¸c thñ tôc ®Ó gi¶i quyÕt c¸c bμi to¸n trong an toμn m¹ng m¸y tÝnh. 5.2. C¸c thñ tôc ®Ó gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò B©y giê ta sÏ nghiªn cøu viÖc sö dông c¸c thñ tôc trªn nh÷ng bμi to¸n thùc tÕ. Râ rμng lμ khi hai ng−êi tiÕp xóc trùc tiÕp hä sÏ lμm kh¸c víi khi cã mét m¸y tÝnh gi÷a hä. MÆc dï cã thÓ cã nh÷ng kh¸c biÖt vÒ quan ®iÓm nh−ng chóng t«i vÉn muèn ®−a ra nh÷ng thñ tôc cho mét m«i tr−êng tù ®éng mμ nhê nã con ng−êi cã thÓ tiÕn hμnh c¸c c«ng viÖc hμng ngμy nh− ký c¸c hîp ®ång, chi tr¶ c¸c hãa ®¬n, bá phiÕu bÇu còng an toμn nh− c¸c giao tiÕp gi÷a ng−êi víi ng−êi. Ta còng nghiªn cøu mét sè vÊn ®Ò mμ cã c¸c thñ tôc an toμn cho chóng. 5.2.1. Ph©n phèi khãa Thay ®æi khãa m· hãa lμ mét vÊn ®Ò quan träng nh−ng kh«ng dÔ. Cã thÓ thÊy r»ng th¸m m· sÏ cμng cã c¬ may thμnh c«ng nÕu cã cμng nhiÒu b¶n m·. B¶n m· tõ c¸c khãa kh¸c nhau cã thÓ gióp cho viÖc x¸c ®Þnh cÊu tróc cña mét thuËt to¸n bÝ mËt hoÆc c¸c khãa bÝ mËt nh−ng b¶n m· tõ còng “mét khãa” l¹i gióp cho viÖc t×m gi¸ trÞ cña khãa. Nh− vËy, trªn thùc tÕ cÇn thay ®æi khãa mét c¸ch ®Þnh kú ®Ó ®¶m b¶o l−îng b¶n m· t¹o tõ mét khãa bÊt kú kh«ng gióp Ých ®¸ng kÓ cho th¸m m·. Tuy nhiªn ta h·y xem xÐt mét viÖc sö dông m· hãa cho c¸c ch÷ ký sè trªn c¸c hîp ®ång. NÕu b¹n ®−a ra hoÆc thu nhËn mét hîp ®ång ®· ®−îc ký b»ng ch÷ ký sè th× b¹n muèn gi÷ hîp ®ång lμm b»ng chøng cho tíi khi mäi tranh chÊp cã thÓ cã ®· ®−îc gi¶i